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与大体积台式和便携式生理监护设备相比，穿戴式设备具有使用方便、佩戴舒适等优点。随着在健康监护和人机交互领域的广泛应用，人们对穿戴式设备的以信号准确性、抗运动干扰为代表的可靠性，和以穿戴便捷性、舒适性为代表的实用性都提出了越来越高的要求。 本文围绕穿戴式设备在健康监护和人机交互应用中需要解决的问题和挑战，从传感电极和信号处理算法两个方面软硬协同改善，开展了三个方面的研究:研制了可采集头皮脑电信号的柔性爪式干电极，探索了其在脑-机接口中的应用;研制了可采集表皮生物电信号的柔性皮肤电极，探索了其在健康监护和人机交互中的应用;研制了可嵌入在隐形眼镜中、用于眼压监测的传感电极，为基于角膜接触镜的眼压监测系统提供了可靠的器件基础。主要研究成果及创新点如下: (1)研制了两种可穿过头发障碍、用于头皮脑电信号采集的柔性脑电干电极。第一种采用3D打印技术制作尼龙基底骨架，以高分子聚合物PEDOT/PSS作为体导电材料和界面修饰材料，具有快速制备、成本较低的优势。第二种采用注塑成型技术制作聚氨酯基底骨架，以Ag作为体导电材料、AgCl作为界面修饰材料，具有舒适性强和信号质量高的优点。爪式结构的外形，结合多维度可调的电极固定装置，使两种干电极都能够穿过头发阻碍，稳定舒适的采集脑电信号;结合准确高效的滤波器组和任务相关分析的信号处理算法，实现了高正确率和高信息传输率的脑-机接口系统。 (2)研制了两种可采集表皮生物电信号的柔性皮肤电极。第一种为柔性薄膜电极，其表面设计为蛇形网状结构，使得传统导电材料Au具备了更好的拉伸、扭转等力学特性，能够与皮肤紧密贴合，具有信号质量高和佩戴柔软舒适的特点;结合低复杂度的阈值决策树的模式识别算法，可以准确识别多种眼电信号，为人机交互系统提供新的技术方案。第二种为自润湿电极，由疏松多孔的纤维结构涂覆高分子导电材料PEDOT/PSS制得，能够有效吸收和存储皮肤自然产生的汗液，达到增大接触面积、降低界面接触阻抗的目的，具有长时间稳定采集信号的特点;结合课题组设计的穿戴式监护设备，能够满足长时间心率监测的需求，在健康监护、运动健身中具有广泛的应用前景。 (3)研制了可集成在角膜接触镜中、用于眼压监测的柔性传感电极。通过微加工技术制得的传感电极具有超薄、柔性的特点，能够集成封装到角膜接触镜中，达到了舒适、可穿戴的目的;在体外模拟测试中，传感电极初步具备了良好的灵敏度和线性度，为随时、便携和长期监测的穿戴式眼压监测装置提供了器件基础。